ZL50l裝載機工作裝置液壓方案設(shè)計書

1、目錄摘要 錯誤！未定義書簽。ABSTRACT 錯誤！未定義書簽。緒 論 錯誤！未定義書簽。1 ZL50 輪式裝載機總體參數(shù)的確定 21.1 輪式裝載機的基本組成 21.2 輪式裝載機的工作原理 31.3 輪式裝載機總體參數(shù)的確定 31.3.1 裝載機動臂提升、下降、及鏟斗前傾時間確定 91.4 ZL50 輪式裝載機的總體布置 101.5 各部件布置的具體要求 6 101.6 控制橋荷力分配 111.7 ZL50 輪式裝載機的穩(wěn)定性計算 錯誤！未定義書簽。2 液壓系統(tǒng)的初步介紹 錯誤！未定義書簽。2.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 錯誤！未定義書簽。2.2 液壓系統(tǒng)的組成部分 錯誤！未定義書簽。2.3

2、液壓傳動的優(yōu)點 錯誤！未定義書簽。2.4 液壓傳動的缺點 錯誤！未定義書簽。2.5 技術(shù)要求 錯誤！未定義書簽。2.6 ZL50 輪式裝載機液壓系統(tǒng)設(shè)計已明確的參數(shù) 錯誤！未定義書簽。3 液壓系統(tǒng)設(shè)計錯誤！未定義書簽3.1 制定液壓系統(tǒng)方案 錯誤！未定義書簽3.1.1 油路循環(huán)方式的分析與選擇 9 錯誤！未定義書簽3.1.2 確定液壓執(zhí)行元件的形式 錯誤！未定義書簽3.1.3 各機構(gòu)液壓回路的確定 錯誤！未定義書簽3.2 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 錯誤！未定義書簽3.2.1 鏟斗收起與前傾 錯誤！未定義書簽3.2.2 動臂升降 錯誤！未定義書簽3.3 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 錯誤！未定義書簽3.3.

3、1 液壓缸載荷組成 10 錯誤！未定義書簽3.3.2 初選系統(tǒng)工作壓力 錯誤！未定義書簽3.3.3 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 錯誤！未定義書簽3.3.4 計算液壓缸所需流量 12 錯誤！未定義書簽3.3.5 計算液壓執(zhí)行元件的實際工作壓力 錯誤！未定義書簽3.4液壓元件的選擇與專用件設(shè)計 錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽 錯誤！未定義書簽3.4.1 液壓泵的選擇 錯誤！未定義書簽3.4.2 液壓閥的選擇3.4.3 輔元件的選擇3.5 液壓系統(tǒng)的性能驗算 錯誤！未定義書簽3.5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 14 錯誤！未定義書簽3.5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 錯誤！未定義書簽。3.5.3 計算液壓

4、系統(tǒng)的散熱功率 錯誤！未定義書簽。3.5.4 根據(jù)散熱要求計算油箱容量 錯誤！未定義書簽。3.6 液壓系統(tǒng)沖擊壓力 錯誤！未定義書簽。3.6.1 壓力沖擊的原因 錯誤！未定義書簽。3.6.2 消除或減少壓力沖擊的措施 錯誤！未定義書簽。4 動臂液壓缸的設(shè)計 錯誤！未定義書簽。4.1 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 錯誤！未定義書簽。4.1.1 缸筒壁厚計算 錯誤！未定義書簽。4.1.2 缸筒外徑 錯誤！未定義書簽。4.1.3 缸底厚度的計算 錯誤！未定義書簽。4.2 液壓缸的連接計算 錯誤！未定義書簽。4.2.1 銷軸與耳環(huán)連接計算 錯誤！未定義書簽。4.3 活塞桿活塞桿強度及穩(wěn)定性驗算 錯誤！未定義書

5、簽。4.3.1 活塞桿強度驗算 錯誤！未定義書簽。4.3.2 活塞桿穩(wěn)定性驗算 錯誤！未定義書簽?？?結(jié) 錯誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn) 錯誤！未定義書簽。致 謝 錯誤！未定義書簽。1 ZL50 輪式裝載機總體參數(shù)的確定1.1 輪式裝載機的基本組成輪式裝載機根據(jù)使用場合不同可分為兩類， 即在露天裝載作業(yè)時 使用的前端輪式裝載機和主要用于地下礦物開采的井下鏟運機。國產(chǎn) ZL 系列前端式輪式裝載機的底盤采用的是由柴油機驅(qū)動的液力機械傳動系統(tǒng)，鉸接轉(zhuǎn)向，氣頂油式的盤式制動。工作裝置系統(tǒng) 多采用反轉(zhuǎn)六連桿式，采用液壓操縱?；窘Y(jié)構(gòu)如下圖：1-鏟斗；2-搖臂；3-動臂；4-轉(zhuǎn)斗油缸；5-前車架；6-動臂油缸

6、；7-駕駛室；8-變矩器；9-發(fā)動機；10- 水箱；11-配重；12-后橋；13-后車架；14-變速箱；15-前橋；16-連桿圖1-1國產(chǎn)ZL系列前端輪式裝載機的基本組成1.2輪式裝載機的工作原理輪式裝載機是以柴油發(fā)動機為動力源，以輪胎行走機構(gòu)產(chǎn)生推力（或牽引力），由工作裝置來完成土石方工程的鏟挖、裝載、卸載及運 輸作業(yè)的一種工程施工機械。以常用的輪式裝載機為例（見圖1-1所示），其工作過程是發(fā)動機9的動力經(jīng)變矩器傳給傳給變速器14，再 由變速箱14經(jīng)過前后傳動軸分別傳給前后橋15、12以驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動， 使裝載機工作裝置接近并插入料堆。工作裝置動臂的一端鉸接在車架 上，一端鉸接著鏟斗，利用轉(zhuǎn)斗

7、油缸 4通過搖臂2和連桿16可使鏟 斗翻轉(zhuǎn)，利用動臂油缸可使動臂繞上鉸接點旋轉(zhuǎn)， 以舉升、放下鏟斗， 完成裝載作業(yè)。1.3輪式裝載機總體參數(shù)的確定輪式裝載機的總體參數(shù)，是指它的主要性能參數(shù)和基本尺寸參 數(shù)。性能參數(shù)包括裝載機自重力，額定載重量，鏟斗容量，發(fā)動機功 率，最大插入力，掘起力，最大卸載高度和卸載距離等。基本尺寸參 數(shù)包括軸距，輪距，輪胎尺寸，外形尺寸等。（1）裝載機自重力裝載機的自重力通常指由裝載機本身的制造裝配質(zhì)量以及發(fā)動 機的冷卻水、燃料油、潤滑油、液壓系統(tǒng)油、隨車必備工具、駕駛員 體重等因素引起的重力。裝載機靠行走將鏟斗插入料堆，鏟斗插入料堆的能力取決于裝載 機的牽引力Fd，牽

8、引力Fd受裝載機附著力的限制，故裝載機的自重 力應(yīng)能使其驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生足夠的附著力，以滿足鏟斗插入料堆的需 求。在插入料堆時，牽引力主要用來克服插入阻力和運行阻力，即Fd - Fin ms（ 1-1）式中Fd 裝載機行走牽引力，N;Fin鏟斗插入阻力，N ；ms裝載機整機質(zhì)量，kg;J 滾動阻力系數(shù)。Fd 乞 msg（ 1-2）式中：附著系數(shù)裝載機牽引力受地面附著條件限制，所以牽引力的最大值應(yīng)不大 于附著力，由于裝載機多為四輪驅(qū)動，從而將式 （1-1）代入（1-2）式中， 可求得裝載機自重力Gs為FGs = msg -亡（1-3）其中的的系數(shù)通過查表圖可?。篔 =0.10 =0.50。經(jīng)多方參考

9、本設(shè)計Fin =1800ON。綜合以上數(shù)據(jù)可得Gs45000N。根據(jù)多方考慮可取自重 Gs=165000N。(2) 裝載機額定載重量裝載機額定載重量是在保證裝載機必要的穩(wěn)定性能的前提下，它的最大載重能力。額定載重量。裝載機的重量確定符合國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)因為本設(shè)計為ZL50，根據(jù) 國家標(biāo)準(zhǔn)為5000kg，容量3 m3。(3) 裝載機鏟斗容量裝載機鏟斗容量分兩種：一種稱為額定容量，是指鏟斗四周均以 1/2坡度堆積物料時，由物料坡面與鏟斗內(nèi)廓所形成的容積；另一種 稱為平裝容量，指鏟斗的平裝容積。通常所說的鏟斗容量是指其額定 容量。平裝容量乂與額定容量Vr有如下關(guān)系，即Vs亠1.2 (1-4)額定容量與額

10、定載重量有如下關(guān)系，即Vr = mr .(1-5)一裝載物料密度，mr 額定載重量本設(shè)計應(yīng)該為5000kg，Vr 鏟斗額定容量，kg。因為通常去15002000kg/m3，所以計算得3mi 為國家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字。(4) 最大插入力最大插入力是裝載機插入料堆時在鏟斗斗刃上產(chǎn)生的作用力，其 值取決于牽引力，牽引力越大，插入力也越大。在平地勻速運動下不 考慮空氣阻力時，插入力大小等于牽引力減去滾動阻力。FimaxGs(1-6)Vin式中 Fimax 最大插入力，N；Pmax 發(fā)動機最大有效功率，WVn 插入速度，m/s;丫一傳動系統(tǒng)效率；Gs 裝載機自重力，N;J滾動阻力系數(shù)。裝載機的最大插入阻力Fima

11、x受附著力限制，所以要保證Fimax 乞Gs空(1-7)即，F(xiàn)imax E66800N。對于鏟裝時停止運動，用推壓油缸使鏟斗插入料堆的裝載機，插入力取決于推壓油缸的推力，但最大不超過裝載機與地面的靜摩擦 力。鏟斗插入料堆時，單位長度斗刃上所產(chǎn)生的最大作用力， 叫做單 位斗刃插入力，也稱比切力。比切力是表示裝載機鏟斗插入料堆能力 的指標(biāo)，比切力越大，鏟斗插入料堆的能力越強。(5) 掘起力裝載機掘起力是指在下述條件下，鏟斗繞著某一規(guī)定鉸接點回轉(zhuǎn)時，作用在鏟斗切削刃后面100mm處的最大垂直向上的力(對于非直6 / 13線型斗刃的鏟斗，指其斗刃最前面一點后100mm處的位置)3。裝載機停在堅實的水平

12、地面上；2裝載機具有標(biāo)準(zhǔn)的使用質(zhì)量；O鏟斗斗刃底部平行于地面，且與地平面距離的上下誤差不超過25mm。裝載機掘起力標(biāo)志著裝載機鏟斗繞規(guī)定點回轉(zhuǎn)時動臂舉升或鏟斗翻 轉(zhuǎn)的能力。如果在舉升或轉(zhuǎn)斗過程中，引起裝載機后輪離開地面，則 垂直作用在鏟斗上使裝載機后輪離開地面的力就是裝載機的掘起力。掘起力是由轉(zhuǎn)斗或動臂油缸提供的，根據(jù)裝載機的穩(wěn)定性計算， 初步計算時，根據(jù)額定載重量按下式近似確定 。Fz 二 1.82.3 mrg(1-8)計算得：轉(zhuǎn)斗或提升動臂時，單位長度斗刃上產(chǎn)生的最大掘起力叫做單位斗刃掘起力。(6) 最大卸載高度和鏟斗最大舉升高度最大卸載高度是指動臂在最大舉升高度、鏟斗斗底與水平面成45&

13、#176;角卸載時，其斗刃最低點距離地面的高度，露天裝載機的卸載高 度可以根據(jù)配用車輛車廂高度確定，即hmax= hh(1-9)式中 hmax最大卸載高度，mm;hv 配用車輛車廂高度，mm;h考慮到作業(yè)時斗刃與車廂側(cè)板間保留必要的間隙，取二 h = 300 500 mm。查取文獻(xiàn)，hv =2600mm, h500mm計算得：hmax=3100mm。(7) 鏟斗最大卸載高度時的卸載距離 鏟斗最大卸載高度時的卸載距離，是指鏟斗在最大卸載高度時， 鏟斗斗刃到裝載機本體最前面一點(包括輪胎和車架)之間的水平距 離。這個距離小于鏟斗處于非最高位置卸載時的卸載距離，所以稱為最小卸載距離，要保證L b(1

14、-10)2式中L 最小卸載距離，mm;b 配用車輛車廂寬度，mm；b裝載機本體前緣與運輸車輛間應(yīng)保留的距離，mm。計算得：L=1150mm。(8) 鏟斗的卸載角與后傾角鏟斗被舉升到最大高度卸載時，鏟斗底板與水平面間的夾角為卸 載角。為了保證鏟斗在任何舉升高度都能卸凈物料， 這就要保證在任 何舉升高度時都滿足- 45；。裝載機處于運輸工況時，鏟斗底板與水平面間的夾角為后傾角。 后傾角過小，不但影響鏟斗的裝滿程度，而且使鏟斗舉升初期物料向 前撒落；后傾角太大，使鏟斗舉升后期向后撒落，易造成設(shè)備事故。取后傾角a =45 °, B =50 °。(9) 最小離地間隙裝載機最小離地間隙

15、是通過性的一個指標(biāo)，它表示裝載機無碰撞的越過石塊、樹樁等障礙的能力。根據(jù)經(jīng)驗，取最小離地間隙為 300mm。(10) 軸距和輪距裝載機軸距是指前后橋中心線的距離。軸距的大小影響裝載機的 縱向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)彎半徑和整機質(zhì)量。輪距是指兩側(cè)輪胎中線的距離，本次所設(shè)計的裝載機，前后橋采 用相同的輪距及同類輪胎。輪距的大小影響裝載機的橫向穩(wěn)定性及轉(zhuǎn) 彎半徑和單位長度斗刃上的插入能力。本次設(shè)計的裝載機的軸距為 2760mm,輪距為2200mm。1.3.1 裝載機動臂提升、下降、及鏟斗前傾時間確定動臂提升時間選6s;動臂下降時間選3s；鏟斗前傾時間選2s。裝載機的外形尺寸，可以根據(jù)舉升高度、卸載距離、輪距、軸距

16、、 算出整機的長、寬、高。表1-1外形尺寸名稱幾何尺寸車長7945mm總寬度2800mm車高3450mm軸距3200mm輪距2200mm最小離地間隙300mm最大卸載高度3100mm1.4 ZL50輪式裝載機的總體布置總體布置時應(yīng)該準(zhǔn)確選擇三個方向的布置基準(zhǔn)：以通過后橋中心線的水平面為上下位置的基準(zhǔn)。2以通過后橋中心線的垂直面為前后位置的基準(zhǔn)。O以兩側(cè)車輪的對稱面為左右位置的基準(zhǔn)。1.5 各部件布置的具體要求(1) 車架連接和傳動軸的的布置我所設(shè)計的ZL50輪式裝載機采用一般的鉸接式裝載機模型。故 作出如下設(shè)計：鉸接銷布置在軸距的1/2處，此種布置轉(zhuǎn)彎半徑??；前后輪軌跡 重合，減少了行駛阻力和

17、轉(zhuǎn)彎阻力。連接前后車架的鉸接銷有上下兩 個，車架的外部寬度受輪距限制，內(nèi)部寬度要求考慮安裝發(fā)動機和 轉(zhuǎn)向油缸的位置，車架高度是根據(jù)結(jié)構(gòu)的強度要求和支撐件尺寸要求 而定.每個車架繞鉸接銷的相對轉(zhuǎn)角為 35°左右。傳動軸布置在裝載 機的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，且保證水平布置使中間傳動軸的中點與車架的 鉸接銷中心線重合。(2) 發(fā)動機與傳動系統(tǒng)的布置發(fā)動機按縱向布置在裝載機的后部，以保證整機的穩(wěn)定性。發(fā)動機相對后橋的前后距離，可根據(jù)橋荷分配力進(jìn)行調(diào)整(3) 擺動橋的布置為了保證裝載機在凹凸不平的路面上行駛時， 其左右輪都與地面 接觸，而不懸空，采用了擺動橋結(jié)構(gòu)。 根據(jù)經(jīng)驗， 我選取了后橋擺動。(4

18、) 工作裝置的布置 工作裝置布置在裝載機的前部。工作裝置的具體布置詳見第四 章。(5) 駕駛室的布置 在鉸接式車架上，駕駛室布置一般有三種方案。駕駛室布置在前車架的后部。駕駛員視野好，并與鏟斗的相對 視角保持不變， 鏟斗的對準(zhǔn)性容易控制， 但駕駛員受到工作機構(gòu)傳來 的沖擊較大，容易疲勞。2駕駛室布置在后車架的前部。駕駛員的視野不好，駕駛員與鏟 斗的相對視角有變化， 鏟斗的準(zhǔn)確性不易控制， 但駕駛員受工作機構(gòu) 傳來的沖擊小，不易疲勞。23 駕駛室布置在后車架的前懸壁處。 這種布置的形式， 綜合了前 兩種布置形式的有點，并克服其缺點。但轉(zhuǎn)向時鏟斗準(zhǔn)確性差，由于 鏟取作業(yè)和卸載作業(yè)一般不在轉(zhuǎn)向時進(jìn)行，因此影響不大。綜合考慮，本次設(shè)計采用第三種布置方式。1.6 控制橋荷力分配當(dāng)橋荷力分配確定為具體值后， 才能進(jìn)行使用性能分析。 裝載機 在作業(yè)過程中，作用在鏟斗上的外載荷力變化范圍很大， 使作用在前 后橋上的橋荷力大小也發(fā)生了變化。 為了滿足裝載機的通